Banco de Dados de Materiais Isolantes Térmicos Não Convencionais

Para a elaboração do banco de dados foram pesquisados materiais isolantes térmicos disponíveis no mercado internacional e também materiais em fase de desenvolvimento.

Estes materiais foram divididos segundo a classificação descrita no item 2.6. Conforme citado anteriormente, o banco de dados desenvolvidos nesta pesquisa é dividido de acordo com a origem de cada material:

a) Vegetal (Apêndice B); b) Animal (Apêndice C); c) Mineral (Apêndice D); d) Sintética (Apêndice E); e) Composta (Apêndice F).

Entre os materiais escolhidos, destaca-se, por exemplo, o Cânhamo (Cannabis Sativa), usado na fabricação de velas e cordas desde o século V a.C. e matéria-prima para a produção de tecidos para vários milênios. A sua disponibilidade é muito elevada, é uma planta que se adapta a diferentes tipos de terreno. Os painéis disponíveis são compostos de 10% ou 15% de fibras de poliéster ou com o ácido polilático (PLA), polímero natural derivado de milho. No entanto, os valores de condutividade atingem cerca de 0,045 W/mK , semelhantes aos de muitos materiais sintéticos e os valores de CO2 produzidos na fabricação são interamente

reabsorvidos.

Outro exemplo de material inovativo é criado com as raízes de um fungo, o Micélio. O material de isolamento é feito a partir de resíduos agrícolas compostáveis, unidos pelo micélio. Ele substitui as espumas derivadas do petróleo usualmente utilizadas. As raízes, em poucos dias, crescem no espaço intermediário da parede e depois de um mês secam, criando uma membrana. O material obtido é semelhante à celulose, mas ao contrário deste último, o micélio é capaz de crescer e selar cada furo. Outro aspecto relevante é que ele é naturalmente resistente a fogo, sem que seja necessário adicionar substâncias retardantes de chama.

Uma situação semelhante ocorre no caso da lã de ovelha, que juntamente com penas de ganso, formam um dos poucos materiais isolantes de origem animal. É um material com disponibilidade ilimitada, que atinge níveis de condutividade de 0,04 W/mK , comparáveis aos do poliestireno.

O campo dos isolantes térmicos foi, também, influenciado pelo desenvolvimento tecnológico de outras áreas; isto fica evidente, principalmente, nos materiais de origem sintética.

Os painéis isolantes à base de aerogel foram desenvolvido pela NASA para a Mars

Path Finder em 1996, como isolamento térmico para proteger os equipamentos robóticos no

planeta Marte. Este tipo de tecnologia oferece várias vantagens em comparação com os tradicionais isolamentos térmicos, particularmente na melhoria da eficiência energética do patrimônio habitacional existente. Consiste em mais de 98 % de ar e o restante de dióxido de silício. O material inicial é um gel a partir do qual é subtraída a água e substituindo-a com ar, sem comprometer as ligações químicas. O resultado é o material mais leve e resistente conhecido atualmente, capaz de atingir níveis de isolamento térmico iguais a 0,017 W/mK .

Outros materiais isolantes térmicos com alta performance são os Vacuum Insulation

Panels (VIP), que baseiam a sua eficácia com a presença do vácuo em seu interior. O

princípio básico é semelhante ao da garrafa térmica, a parte mais importante é o núcleo, geralmente de espuma, a partir da qual é subtraído o ar, e em seguida fechado num recipiente hermético de alumínio, o qual impede a penetração de ar. O rompimento do alumínio significaria a perda de desempenho , e é por esta razão que, o VIP, é incorporado numa espécie de cápsula de protecção. Nascido na indústria de refrigeração , ainda não são muito difundidos por causa dos altos custos e da delicadeza na utilização, mas são capazes de atingir um nível de isolamento igual a de 0,003 W/mK (valor inalcançavel para qualquer outro isolante) .

Os materiais Phase Change Materials (PCM) tem a caracteristica de serem capazes de responder aos estímulos externos alterando o estado de sólido para líquido, absorvendo e mantendo o calor e evitando a propagação de fora para dentro . Este é o mesmo efeito da onda de calor típica de uma parede de pedra, com a diferença de que podem ser usados espessuras muito menores com os PCM. Durante a passagem de fase, o material permanece em uma temperatura quase constante, evitando por exemplo o superaquecimento. Ainda neste caso, esses materiais são utilizados como isolamento térmico em uniforme de astronautas, não apenas pelo seu alto desempenho, mas também pela espessura em que podem ser aplicados.

Fazem parte deste grupo também os Transparent Insulation Materials (TIM) que combinam as suas características isolantes com a característica de serem, parcialmente,

transparente. Em geral, são constituidos de vidros duplos com uma camada central de elementos fibrosos como fibras de vidro. A presença destes filamentos ajuda a isolar termicamente o interior e, ao mesmo tempo, funciona como filtro difusor de luz, isso faz com que o TIM seja particularmente adequado para ambientes que necessitam de luz natural e um bom isolamento. Os TIM não atingem níveis de isolamento equivalentes a outros materiais, um valor médio de cerca de 1,3 W/mK, mas pode-se destacar a sua característica de ser tanto isolante quanto semi- transparente.

Também inovadores, os isolantes reflexivos, desenvolvidos pela NASA mais de 40 anos atrás, como uma proteção contra a radiação solar para naves espaciais. São constituidos de multicamadas de películas reflexivas alternadas com camadas de separação (rebatidas, espuma, lã de ovelha). A sua principal característica térmica é a capacidade de limitar a transferência de energia pela radiação, convecção , condução e mudança de estado. O isolante térmico multirifletivo, cientificamente concebido e desenvolvido em laboratório, é o resultado da combinação de vários componentes, com as propriedades intrínsecas de cada um deles e colocando-os em relação ao desempenho térmico e a aplicação (telhados, sótãos, paredes e pisos). A sua aplicação crescente na construção civil resulta da análise de alguns dados, de 65% a 80% de transmissão de calor é devido à irradiação. Para isto é preciso acrescentar que os comuns materiais isolantes térmicos ajem na condução e na convecção mas não na irradiação. Então, a presença de um material isolante reflexivo, associado com uma cavidade de ar, atinge níveis de isolamento igual a 0,03 W/mK.